专利名称：用于对金属连铸坯进行去氧化皮和/或清洗的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对金属连铸坯、尤其是由普通钢或不锈钢制成的热轧钢带进行去氧化皮和/或清洗的方法，其中所述金属连铸坯沿一个输送方向穿过一个装置输送，在该装置中金属连铸坯经历一个等离子去氧化皮和/或一个等离子清洗过程。本发明还涉及一种用于对这种金属连铸坯进行去氧化皮和/或清洗的装置。
由JP 03207518A已知这样一种方法。
为了例如通过冷轧继续加工一个金属覆层或者直接加工成一个最终产品必需使热轧钢带具有一个无氧化皮的表面。因此必需无剩余地去除在热轧时和接着冷却期间产生的氧化皮。在已知的方法中这一点通过一个酸洗过程实现，其中由不同的氧化铁(FeO，Fe3O4，Fe2O3)或者对于不锈钢由含铬氧化铁组成的氧化皮根据钢材质量通过不同的酸液(例如盐酸、硫酸、硝酸或混合酸)在高温下通过与酸液的化学反应进行溶解。在酸洗前对于普通钢还要通过矫弯进行一个附加的机械处理，用于断开氧化皮并由此能够使酸液更迅速地进入氧化皮层。对于非常难以酸洗的不锈钢、奥氏钢和铁磁钢在酸洗处理时前置一个退火和一个机械的预去氧化皮，用于得到一个尽可能好的可酸洗的带表面。在酸洗后必需冲洗、干燥钢带并且根据需要上油，用于避免氧化。
钢带的酸洗在连续的生产线上进行，其处理部分根据带速可以具有一个非常大的长度。因此这样的设备需要非常高的投资。此外酸洗过程需要非常多的能量并且为了处理废水和回收盐酸需要非常高的费用，在普通钢中大多使用盐酸。
因此在现有技术中存在不同形式的装备，用于无需酸液地去除金属连铸坯的氧化皮。目前已知的研究大多以机械去除氧化皮为基础(例如Ishi清洗方法，APO方法)。但是这些方法在其经济性和去除氧化皮表面的质量方面不适合于宽钢带的工业化去除氧化皮。
因此目前必需考虑与经济性和环境负荷有关的缺陷。
用于去除金属连铸坯氧化皮的新型装备建立在等离子技术上。这种方法已经在上述的JP 03207518A以及WO 00/56949 A1，WO01/00337 A1，RU 2153025 C1和RU 2139151 C1中描述过。在那里公开的等离子去氧化皮工艺中要被去氧化皮的物体在专用的位于一个真空室中的电极之间移动。通过在钢带与电极之间产生的等离子实现去氧化皮，其中没有残留地产生一个金属光泽的表面。因此等离子工艺提供了一种经济的、无质量缺陷的且环保的清洁和去除钢带表面氧化皮的方法。该方法适用于普通钢和不锈钢、奥氏钢和铁磁钢。无需进行特殊的预处理。
在此上述技术最初用于去除钢丝和管的氧化皮。其优点是，由于要被去除氧化皮的物体的几何形状能够实现相对简单的电极导向，因此可以有效地去除氧化皮。
但是在去除钢带氧化皮时已经证实，在上述文献中公开的方法没有实际效果，即，至少对具有一定宽度的相应处理的钢带不能以所需的质量去除氧化皮。
因此本发明的目的是，实现一种用于对金属连铸坯进行去氧化皮和清洗过程的方法和相应的装置，通过该方法和该装置能够对宽的金属连铸坯也能够在整个宽度上实现相同的质量并且有效地通过等离子工艺去除氧化皮，其中不仅充分利用装置方法的经济的优点而且充分利用环保的优点。
这个目的按照本发明的方法由此得以实现，使所述金属连铸坯沿输送方向在用于等离子去除氧化皮和/或等离子清洗的装置的前面经受一个处理过程，它赋予金属连铸坯一个高的平面度。
在此尤其考虑一个矫直过程或者一个矫弯-矫直过程。通过这种处理过程可以在金属连铸坯上施加一个拉力，这个拉力要足够大，使得在用于进行等离子去氧化皮和/或清洗的装置中移动的金属连铸坯的平整度高到使连铸坯可以作为平板通过所述装置。由此彻底改善去氧化皮和清洗效果，使得加工完的金属带具有一个高的质量。
已经证实有利的是，选择矫直过程中的拉力，使得在金属连铸坯中产生一个拉应力，它至少等于金属连铸坯材料屈服极限的10％。
所述方法可以在连续移动的金属连铸坯中运行；但是同样能够使连铸坯间断地、即以非恒定的速度穿过去氧化皮及清洗设备。后一种情况主要适用于小型设备。
如果在用于等离子去氧化皮和/或清洗装置的后面进行金属连铸坯表面检验，则可以使加工完的金属连铸坯达到一个特别高的质量；因此规定，根据检验在所连接的控制回路中给定金属连铸坯穿过用于等离子去氧化皮和/或清洗的装置的速度，使得达到所期望的去氧化皮质量和清洗质量。这意味着，在还未达到所期望的去氧化皮质量和清洗质量时使金属连铸坯穿过用于等离子去氧化皮和/或清洗装置的速度降低，由此使等离子对金属连铸坯具有一个更长的作用时间。由此能够使去氧化皮和清洗过程的质量适配于特殊的需求。
特别可以优选紧接着金属连铸坯的去氧化皮和/或清洗通过液态金属对连铸坯覆层，尤其是热镀锌。一种方法是使金属连铸坯通过一个充满液体覆层金属的镀槽，其中在该镀槽中进行金属连铸坯的转向。但是也可以选择使用CVGL工艺(Continuous Vertical GalvanizingLine)，在该工艺中所述金属连铸坯从下面穿过一个充满液态金属的镀槽，其中覆层金属通过一个电磁闩抑制在镀槽中。在去氧化皮和/或清洗之后但是在以液态金属覆层之前优选实现金属连铸坯的加热，尤其是通过感应加热。
紧接着金属连铸坯的去氧化皮和/或清洗可以有利地进行金属连铸坯的冷轧。
所述用于金属连铸坯的去氧化皮和/或清洗的装置的结构使金属连铸坯沿输送方向导引并在该结构中使金属连铸坯经历一个等离子去氧化皮和/或等离子清洗。按照本发明的所述装置特征在于设有机构可以对金属连铸坯沿输送方向在等离子去氧化皮和/或等离子清洗结构的前面赋予一个平整度。这些机构由至少一个矫直机或矫弯机组成。在所述机构的前面和后面设置至少一个用于在金属连铸坯中产生拉力的张紧装置也是有利的；作为张紧装置已经证实S-滚动机架是可靠的。
如果沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置后面设置一个张紧装置用于在金属连铸坯中产生一个拉力，可以实现一个金属连铸坯穿过用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置的特别良好的导引，其中在这里也优先考虑一个S形滚动机架。由此使所述金属连铸坯在通过等离子装置时保持非常地平整，这一点能够提高去氧化皮和清洗的质量。
所述用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置可以具有一个处于真空下的处理室，在该处理室中沿金属连铸坯的输送方向设置多个模块式安装的电极。在此可以规定，各个电极根据金属连铸坯表面的氧化程度和/或脏污程度以及根据金属连铸坯通过等离子装置的速度相互独立地接通和断开。即，可以准确地使多个电极在去氧化皮及清洗时接通，以得到一个所期望的结果。
如果沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面设置检验机构用于检验金属连铸坯的表面，可以进一步改善去氧化皮和清洗的质量；这些检验机构与控制机构连接，其中根据检验结果这样给定金属连铸坯通过所述装置的速度，使得满足所期望的金属连铸坯去氧化皮质量和清洗质量。
如上所述，按照本发明的去氧化皮和清洗设备与用于金属连铸坯的其它处理装置相组合是有利的。沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面可以设置用于对金属连铸坯以液态金属覆层、尤其是热镀锌的机构。这些机构可以具有一个用于液态金属的镀槽和至少一个组合在这个镀槽中的转向辊。也可以选择使用于覆层的机构具有一个用于液态金属的镀槽和位于镀槽下面的电磁机构用于使液态金属抑制在镀槽里面。沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面和沿输送方向在用于对金属连铸坯覆层的机构的前面设置用于加热金属连铸坯的机构，尤其是感应加热机构。
也可以选择或附加地对覆层机构沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面设置用于轧制金属连铸坯的机构；对于这个机构可以是一个多机架的冷轧串列线。
沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的前面设置一个钢带储库，这样有利于整个设备的连续运行。
如果沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面设置用于对金属连铸坯进行修边的机构(修边剪刀)，则对于提高设备的生产率是有利的。
所述设备的生产率还可以由此得到改善，即，沿输送方向在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗装置的后面设置用于对金属连铸坯进行上油的机构。
总之得到一个用于加工金属连铸坯的高效设备，优选用于由普通钢或由不锈钢制成的热轧钢带，该设备保证可以经济地且环保地对金属连铸坯进行去氧化皮和清洗并且首先保证与后置处理装置的可靠结合。
上述工艺与酸洗相比主要是在环保、能耗和质量方面具有很大的优点。此外在相应装置的投资成本方面远小于已知的去氧化皮和/或清洗设备。
在附图中示出本发明的实施例。附图中
图1为一个去氧化皮装置和后置的金属连铸坯热镀锌的示意图，图2为一个去氧化皮装置和后置的金属连铸坯轧制的示意图，图3为一个金属连铸坯去氧化皮装置的示意图。
在图1中简示出一个装置，通过它可以首先去除金属连铸坯1的氧化皮并且接着进行热镀锌。所述金属连铸坯1以给定的输送速度v沿输送方向R进入设备并且首先在两个S形滚动机架5与6之间导引，它们对金属连铸坯1施加一个拉力F。在两个S形滚动机架5，6之间设置一个用于使金属连铸坯1矫直的机构4。在这个机构4中涉及一个矫弯装置。简图表示，所述金属连铸坯1在矫弯矫直机4中通过可调整的辊在一个通过拉力F引起的高张力下这样地进行弯曲和矫直，使得在金属连铸坯1离开矫弯-矫直机以后具有一个高的平整度。
紧接着矫弯-矫直机4将金属连铸坯1输送到等离子去氧化皮及清洗装置2。这个装置2具有一个处理室8，它处于真空。在金属连铸坯1进入处理室8的入口和离开处理室的出口上分别具有一个阀门19和20。
沿输送方向在装置2的后面同样设置一个S形滚动机架7；因此与S形滚动机架6的共同作用能够使金属连铸坯1在通过装置2时处于拉力下(拉力F)，由此保证与矫弯-矫直机4的协同作用，使金属连铸坯1以特别高的平整度通过装置2。为了实现良好的去氧化皮和清洗效果要求这个平整度。
如同在图1中看到的那样，在处理室8中设置多个电极9。为了去氧化皮或清洗它们可以同时都有效，即供电。但是也可以使各模块式构成的电极9有选择地这样接通，使得只使一定数量的电极有效，如同为了实现所期望的去氧化皮和清洗效果所期望的那样。
沿输送方向R在用于等离子去氧化皮和清洗装置2的后面设置一个检验机构10，它处于检验金属连铸坯1表面的位置上并且将检验结果传递给控制机构11。根据所期望的去氧化皮和清洗质量可以规定，使控制机构11作用于未示出的整个装置的驱动装置，使得金属连铸坯1的输送速度v受到影响，以使去氧化皮和清洗效果对应于所期望的目的。
如果不满足去氧化皮和清洗质量，所述控制机构11可以使输送速度v降低；由此使金属连铸坯1的表面更长地经历等离子作用下，由此改善去氧化皮和清洗效果。如果出现过高的不必要的质量，则所述控制机构11可以提高输送速度v，由此虽然降低去氧化皮和清洗的质量，但是提高整个装置的生产率。
如同由图1还可以看到的那样，沿输送方向R在等离子去氧化皮和清洗装置2的后面设置一个感应加热装置14，它可以加热金属连铸坯1。对此尤其可以是一个感应加热的、具有一种变化气体氛围的回火炉，在非常短的时间内可以将金属连铸坯1加热到约500℃。接着将金属连铸坯1在保护气体下并通过一个未示出的喷管输送到一个具有液体覆层金属的镀槽3。在镀槽3里面设置转向辊13，它使金属连铸坯1在以液体覆层金属覆层后垂直向上偏转。所述感应加热机构14、镀槽3和偏转辊13构成用于对金属连铸坯1进行覆层的示意机构12。
在图2中示出本设备的另一种可选择结构。与图1的不同在于，在图2中对等离子去氧化皮和清洗装置2后置用于轧制已去除氧化皮和已清洗的金属连铸坯1的机构15。这个机构是一个多机架的冷轧串列线，在其上所述金属连铸坯1被轧制成所期望的厚度。
在图3中简示出一个装置，它仅仅用于去除金属连铸坯1的氧化皮，但是它也可以与按照在图1和2中所示的解决方案的后置装置组合。
所述金属连铸坯1从卷绕形式的退卷机21中输送到一个焊接机22，在那里该金属连铸坯1与前面的金属连铸坯焊接到一起。在焊接前通过一个剪刀23裁切带端，用于实现一个无缺陷的焊接。
然后将所述金属连铸坯1输送到矫直机或矫弯-矫直机4，在其中连铸坯1通过弯曲和施加拉力可以矫直，使得它在进入等离子去氧化皮和清洗装置2之前具有一个最佳的平整度。所述金属连铸坯1首先穿过阀门19，接着位于处于真空下的处理室8里面。该真空通过真空泵24产生。在该处理室8中通过位于电极9与金属连铸坯1之间的等离子实现去氧化皮和清洗。在此所述电极9的数量取决于带速V，以保证金属连铸坯1在等离子中所需的停留时间。
在完全去除氧化皮和足够的清洗后所述金属连铸坯1穿过真空阀门20进入S形滚动机架7，如同已述的那样，它与S形滚动机架6共同作用产生用于一个使钢带尽可能水平移动所需的高的钢带拉力。对于较长的处理室8和高带速v，在电极9之间设置支承辊25，它们防止金属连铸坯1下垂。
通过修边剪17实现金属连铸坯1的准确宽度。如果需要，可以接着对金属连铸坯1通过上油机18静电上油，用于防止金属连铸坯1的表面出现腐蚀。通过剪刀26使金属连铸坯1在完成带加工前分割。也可以通过两个在入口和出口中的卷绕机21和27进行处理，以实现尽可能短的换卷时间。
通过一个钢带储库16和一个钢带储库28能够使所述设备在处理过程中实现连续的钢带移动。对于小功率的设备也可以没有钢带储库地实现间断的运行，其中所述设备在换卷期间停机。与酸洗不同，在等离子去氧化皮时可以实现没有冶炼损失。
在上面的描述中不仅总是提到金属连铸坯的去氧化皮，而且总是提到金属连铸坯的清洗。因为已经证实，所述等离子工艺不仅适用于去除氧化皮而且适用于通过有机或无机的物质(例如油)清洗金属表面。
冷轧的上油钢带必须在金属覆层前例如穿过具有连续的清洗和局部刷子的专用的碱和电解的清洗池，用于得到所需的金属光泽表面。已知的设备为此也使用化学的方法，其中存在上述的环境问题。在这里使用等离子工艺清洗金属连铸坯也具有很大优点。
如上所述，在图3中简示的设备与图1和2中的后置处理装置相结合还具有经济方面的优点。省去已去氧化皮和已清洗的钢带的中间存储，由此不仅可以改进生产而且可以改进质量。在此在等离子去氧化皮和清洗装置2的后面的钢带储库28(见图3)具有一个特殊的意义。已去氧化皮且最好已经修边的钢带可以没有中间存储地在相同的钢带拉力下进入后续装置(热镀锌装置、冷轧串列线)在此加工完的钢带可以在后续装置、尤其是在冷轧串列线后面有选择地以两个卷绕机卷绕并通过一个剪刀切开。
附图标记清单1金属连铸坯2用于等离子去氧化皮/清洗的装置3具有液体覆层金属的镀槽4用于金属连铸坯矫直的机构(矫直机，矫弯机)5张紧装置(S形滚动机架)6张紧装置(S形滚动机架)7张紧装置(S形滚动机架)8处理室9电极10检验机构11控制机构12用于对金属连铸坯覆层的机构13转向辊14用于加热金属连铸坯的机构(感应加热机构)15用于轧制金属连铸坯的机构16钢带储库17用于对金属连铸坯进行修边的机构(修边剪)18用于对金属连铸坯上油的机构(上油机)19阀门20阀门21退卷机22焊接机23剪刀24真空泵25支承辊26剪刀27卷绕机28钢带储库R输送方向v输送速度F拉力
权利要求
1.一种用于对金属连铸坯(1)、尤其是由普通钢或不锈钢制成的热轧钢带进行去氧化皮和/或清洗的方法，其中所述金属连铸坯(1)沿一个输送方向(R)通过一个装置(2)输送，在该装置中使金属连铸坯经历一个等离子去氧化皮和/或一个等离子清洗过程，其特征在于，使所述金属连铸坯(1)沿输送方向(R)在用于等离子去除氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的前面经受一个处理过程，该处理过程赋予金属连铸坯(1)一个高的平面度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述金属连铸坯(1)经历一个矫直过程。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使所述金属连铸坯(1)经历一个矫弯过程。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，施加一个拉应力，它至少等于所述金属连铸坯(1)材料屈服极限的10％。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属连铸坯(1)连续地穿过用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属连铸坯(1)间断地穿过用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的后面进行所述金属连铸坯(1)的表面检验，其中根据检验在控制回路中给定金属连铸坯(1)穿过等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的速度(v)，由此得到一个所期望的去氧化皮质量和清洗质量。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，对所述金属连铸坯(1)紧接着去氧化皮和/或清洗过程以液态金属覆层，尤其是热镀锌。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，使所述金属连铸坯(1)在去氧化皮和清洗之后但在以液态金属覆层之前经受加热、尤其是一个感应加热。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，对所述金属连铸坯(1)紧接着去氧化皮和/或清洗过程进行冷轧。
11.一种用于对金属连铸坯(1)、尤其是由普通钢或不锈钢制成的热轧钢带进行去氧化皮和/或清洗的装置、尤其用于执行如权利要求1至10中任一项所述方法的装置，它具有一个装置(2)，所述金属连铸坯(1)沿一个输送方向(R)穿过该装置并在该装置中使金属连铸坯(1)经历一个等离子去氧化皮和/或等离子清洗过程，其特征在于沿输送方向(R)在用于等离子去除氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的前面设置机构(4)，该机构赋予金属连铸坯(1)一个高的平面度。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在所述机构(4)的前面和/或后面设置至少一个张紧装置(5，6)，用于在金属连铸坯(1)中产生一个拉力(F)。
13.如权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)具有一个处于真空下的处理室(8)，在该处理室中沿金属连铸坯(1)的输送方向(R)设置多个模块式安装的电极(9)。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述各个电极(9)可以根据金属连铸坯(1)表面的去氧化皮程度和/或清洗程度以及根据金属连铸坯(1)穿过用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的速度(V)相互独立地接通或断开。
15.如权利要求11至14中任一项所述的装置，其特征在于，沿输送方向(R)在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的后面设置用于检验金属连铸坯(1)表面的机构(10)，它们与控制机构(11)连接，其中所述控制机构(11)根据用于实现所期望的金属连铸坯(1)的去氧化皮质量和清洗质量的检验给定金属连铸坯(1)穿过用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的速度(v)。
16.如权利要求11至15中任一项所述的装置，其特征在于，沿输送方向(R)在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的后面设置用于对金属连铸坯(1)以液态金属覆层的机构(12)，尤其是热镀锌。
17.如权利要求11至16中任一项所述的装置，其特征在于，沿输送方向(R)在用于等离子去氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的后面设置用于对金属连铸坯(1)进行冷轧的机构(15)。
全文摘要
本发明涉及一种用于对金属连铸坯(1)、尤其是由普通钢或不锈钢制成的热轧钢带进行去氧化皮和/或清洗的方法和装置。按照本方法所述金属连铸坯(1)沿一个输送方向(R)通过一个装置(2)输送，在该装置中使金属连铸坯经历一个等离子去氧化皮和/或一个等离子清洗过程。为了改善金属连铸坯的去氧化皮和清洗效果按照本发明规定，使所述金属连铸坯(1)沿输送方向(R)在用于等离子去除氧化皮和/或等离子清洗的装置(2)的前面经受一个处理过程，它赋予金属连铸坯(1)一个高的平面度。
文档编号C23G5/00GK1694975SQ03825001
公开日2005年11月9日 申请日期2003年9月30日 优先权日2002年11月9日
发明者K·法露曼, B·波洛克, R·比里斯伯格, H·G·哈统 申请人:Sms迪马格股份公司